Поскольку
среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у
узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.
Доступом к сети называют взаимодействие узла сети со
средой передачи данных для обмена информацией с другими узлами. Управление доступом к среде — это установление последовательности, в которой узлы получают полномочия по доступу к среде передачи данных. Под полномочием понимается право инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту, например
станции данных в информационной сети.
Методы доступа могут быть случайными или детерминированными. Основным используемым методом случайного доступа является метод
множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК). Англоязычное название метода — Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection (CSMA/CD). Этот метод впервые был опробован на острове Алоха в Гавайском университете и поэтому был известен под именем Алоха. Метод основан на контроле несущей в
линии передачи данных (на слежении за наличием в линии электрических колебаний) и устранении конфликтов, возникающих из-за попыток одновременного начала передачи двумя или более станциями.
МДКН/ОК является децентрализованным широковещательным (broadcasting) методом. Все узлы имеют равные права по доступу к сети. Узлы, имеющие данные для передачи по сети, контролируют состояние линии передачи данных. Если линия свободна, то в ней отсутствуют электрические колебания. Узел, желающий начать передачу, обнаружив в некоторый момент времени

отсутствие колебаний, захватывает свободную линию, т.е. получает полномочия по использованию линии. Любая другая станция, желающая начать передачу в момент времени

при обнаружении электрических колебаний в линии, откладывает передачу до момента

, где

— задержка, причем

является случайной величиной. В
сетях Ethernet значения этой задержки выбираются в диапазоне от 9,6 до 51,2 мкс. При работе в сети каждая станция анализирует адресную часть передаваемых по сети
кадров с целью обнаружения и приема кадров, предназначенных для нее.
Понятие "одновременность событий" в связи с конечностью скорости распространения сигналов по линии конкретизируется как отстояние событий во времени не более чем на величину

, называемую
окном столкновений, где

— время прохождения сигналов по линии между конфликтующими станциями. Если какие-либо станции начали передачу в окне столкновений, то по сети распространяются искаженные данные. Это искажение и используют для обнаружения конфликта либо сравнением в передатчике данных, передаваемых в линию (неискаженных) и получаемых из нее (искаженных), либо по появлению постоянной составляющей напряжения в линии, что обусловлено искажением используемого для представления данных
манчестерского кода. Обнаружив конфликт, станция должна оповестить об этом партнера по конфликту, послав дополнительный
сигнал затора, после чего станции должны отложить попытки выхода в линию на время

.
Если длина кадра выбрана ниже некоторой пороговой величины

, то не исключено, что передающая станция не "заметит" конфликта и будут переданы искаженные данные. Величина

определяется из условия

, где

—
информационная скорость. Так, если максимальная длина
линии связи составляет

= 2,5 км при скорости передачи

= 10 Мбит/с, то минимальная длина кадра приблизительно равна

(2·2,5·10
3·10
7) / (2·10
8) = 250 бит.
В кольцевых
локальных сетях нашел применение
маркерный метод доступа. В соответствии с этим методом сигналы циркулируют по кольцу, состоящему из ряда отрезков линии связи, соединяющих пары соседних узлов. Эти отрезки соединяются в узлах через посредство
повторителей сигналов, выполняющих функции приема и передачи сигналов как из кольца и в кольцо, так и между
АКД и линией. Повторители вносят некоторую задержку в передачу сигналов, поэтому общая задержка зависит от числа станций, включенных в кольцо.
Одним из способов взаимосвязи линии и АКД в кольцевых сетях является способ
вставки регистра. Станция, получившая полномочия, называется активной станцией. Активная станция осуществляет вставку регистра в разрыв кольца и подключает передающий регистр, из которого в кольцо посылается передаваемый кадр.
Эти регистры являются сдвигающими. Кадр проходит через кольцо и возвращается на вставленный регистр. По пути его адресная часть проверяется остальными станциями, поскольку в них предусмотрена расшифровка адресной и управляющей информации. Если
пакет предназначен данной станции, то принимается информационная часть пакета, проверяется правильность приема и при положительном результате проверки в кольцо направляется соответствующее подтверждение. Передающая (активная) станция одновременно с передачей сформированного в ней пакета принимает пакет, прошедший по кольцу, на вставленный регистр. В каждом такте сдвига в кольцо направляется очередной бит данных, а из кольца с некоторой задержкой возвращаются переданные биты. Если подтверждена правильность передачи, то переданные данные стираются в передающей станции, которая направляет в кольцо свободный маркер, если не подтверждена, то осуществляется повторная передача пакета.
Станции, готовые к передаче собственных данных, ждут прихода свободного маркера. Станция, получившая полномочия, вставляет свой регистр в кольцо, становясь активной, а вставленный ранее регистр исключается из кольца.
Маркерный метод доступа с учетом приоритетов узлов реализован в
сетях Token Ring и описан в стандарте IEEE 802.5.
Среди других методов доступа следует назвать
эстафетный метод, в соответствии с которым полномочия поочередно передаются узлам сети. В частности, эстафетный метод описан в стандарте IEEE 802.4, посвященном технологии передачи маркера в шинных ЛВС. Ранее эта технология применялась в сетях Arcnet, но в настоящее время эти сети не используются.
Приемопередатчик (повторитель) для волоконно-оптических линий связи соединяет отдельные части линий передачи данных (световодов). В приемной части приемопередатчика имеются фотодиод, усилитель-формирователь сигналов с требуемыми уровнями напряжения, механическое контактирующее устройство для надежного контакта фотодиода со стеклянной оболочкой кабеля. Передатчик представлен светодиодом или микролазером.
Сетевой контроллер (адаптер) — устройство для связи
ООД со
средой передачи данных. Блок доступа к каналу называется также средством уровня MAC и реализует принятый метод доступа. Так, в случае метода МДКН/ОК в блоке реализуются действия по выработке
сигнала затора, задержке в передаче при наличии конфликта или при занятом моноканале, формированию данных в кадры, кодированию (декодированию) электрических сигналов в (из)
манчестерский код, распознаванию адреса в передаваемых по сети сообщениях.
Формирование собственных информационных кадров включает операции по разделению сообщения на кадры и добавлению к информационным байтам служебной информации в соответствии с используемым протоколом. Обычно в служебную информацию входят адрес получателя (возможно также и отправителя),
контрольный код для проверки правильности передачи, флаги — признаки начала и конца кадра. После образования информационного кадра станция должна получить полномочия. Для этого она прослушивает канал в ожидании маркера. После получения полномочий происходит преобразование параллельного кода в последовательный, преобразование в манчестерский код и передача сигналов в кабель.
В случае кольцевых маркерных ЛВС к функциям
MAC-подуровня относятся: опознание адреса; генерация контрольного кода при передаче и его проверка при приеме; опознание маркера; контроль предельного времени отсутствия маркера, что требуется для принятия заключения о потере маркера и, следовательно, о его восстановлении; распаковка кадра и т.п.